p38丝裂原活化蛋白激酶在糖尿病肾脏疾病中的研究进展

闫　寒，付彩雯(综述)，马博清(审校)

(河北省人民医院内分泌科，石家庄 050051)



p38丝裂原活化蛋白激酶在糖尿病肾脏疾病中的研究进展

闫寒，付彩雯(综述)，马博清※(审校)

(河北省人民医院内分泌科，石家庄 050051)

摘要：p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)是MAPK信号通路中重要的信号转导分子，是细胞信号传递的交汇点或共同通路，可被磷酸化为p-p38MAPK而激活，参与细胞增殖、生长、分化及凋亡等多种细胞行为的调控。最近的研究显示，p38MAPK信号转导通路可能通过调节转化生长因子β1的转录与合成，调节炎性因子的表达，活化环腺苷酸反应原件结合蛋白等转录因子，加重肾脏的炎症和纤维化进程，从而加速糖尿病肾病进程。

关键词：糖尿病肾病；p38丝裂原活化蛋白激酶；炎性因子

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是临床上最常见和多发的糖尿病慢性并发症之一。在发达国家，DN已成为导致终末期肾病的第一位病因。我国DN在终末期肾病病因中所占比例也逐年上升。2008年中华医学会糖尿病学分会组织的糖尿病流行病学调查显示，在20岁以上的人群中，年龄标化的糖尿病患病率为9.7%,由此发展而来的DN患病率也将显著提高。在糖尿病状态下，由于糖脂代谢紊乱、多元醇通路激活、肾小球滤过功能障碍、肾脏血流动力学改变、遗传变异及免疫、炎症因素等综合作用,肾脏细胞内信号转导通路发生改变。研究显示，p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinases, p38MAPK)信号转导通路的激活在一定程度上导致和加速了DN的发生、发展[1-2]。但其作用机制至今未完全阐明。

1MAPK和p38MAPK

1.1MAPK家族成员简介MAPK是20世纪80年代末期在研究生长因子受体磷酸化产物时发现的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其在哺乳动物细胞内分布广泛,可被生长因子、细胞因子、激素、神经递质、细胞应激等广泛刺激激活，在细胞增殖、分化、发育、凋亡、恶性转化中扮演重要角色，是细胞内介导胞外刺激的重要信号系统。MAPK的激活是细胞内磷酸化级联反应的最终步骤。它采用高度保守的三级激酶级联反应传递信号。MAPK家族包括细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated protein kinase，ERK)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun amino-terminal kinase,JNK)、p38MAPK及BMK(big mitogen-activated protein kinase)1/ERK5等几个成员。不同的细胞外刺激活化不同的MAPK成员，作用于不同的底物，引起不同的细胞生理反应。目前研究发现，MAPK家族各成员的激活均在DN的发病中发挥一定的作用[3]。Lakshmana等[3]的实验证实，在链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠肾病损伤中，ERK、JNK和p38 MAPK信号通路表达均增加，其中ERK在细胞增殖和分化中起关键作用，p38MAPK和JNK参与介导细胞应激和细胞凋亡，而细胞凋亡一直被视为一个肾重构的启动因素。此外，p38MAPK还是MAPK家族参与炎性反应的最重要成员。

1.2p38 MAPK信号通路简介p38MAPK是一种相对分子质量为38×103的酪氨酸磷酸化蛋白激酶，定位于细胞质与细胞核，由Han等[4]首先从小鼠肝脏中分离取得。p38MAPK是MAPK信号通路中重要的信号转导分子，是细胞信号传递的交汇点或共同通路，可被磷酸化为p-p38MAPK而激活，完成由胞质至胞核的核转位过程，进而调节基因转录，参与多种细胞行为的调控。p38MAPK信号通路的关键酶包括促分裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKK)类的MKK3、MKK6和促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶(MAPKKK)类的反式活化蛋白关联激酶、凋亡信号调节激酶、混合谱系激酶。

2p38MAPK在肾脏组织的分布

目前已知的6种p38MAPK同型异构体包括：p38α1/α2、p38β1/β2、p38γ和p38δ。各p38MAPK亚型在不同组织分布不同。p38α和p38β几乎在所有组织中均有分布；p38β2主要分布在脑组织；p38γ主要分布在骨骼肌组织中；p38δ则主要分布于肺、小肠、唾液腺、肾上腺、脑垂体等中。而研究显示，肾小球系膜细胞可表达各种亚型p38MAPK mRNA，其中p38α mRNA表达水平最高，其次是p38γ，p38β2和p38δ表达最少[5]。Komers等[6]通过免疫组织化学法观察了链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠肾脏p-p38MAPK的表达变化，结果表明，4周时糖尿病组p-p38 MAPK在致密斑、远端肾小管、足细胞和鲍曼囊壁细胞均有表达，而在正常对照组主要在致密斑表达；12周时，p-p38 MAPK仅在致密斑和远端肾小管表达，但表达仍显著高于正常对照组。

3 p38MAPK与DN

目前为止，DN内在的发病机制尚不明确。细胞凋亡一直被视为一个DN肾脏重构过程的启动因素。最近研究发现，p38MAPK通路的激活,参与应激状态下细胞的凋亡、转分化、免疫调节及炎症反应过程[7-8]。p38MAPK通路在DN的发生、发展中发挥作用的可能机制有：①p38MAPK与转化生长因子(transforming growth factor,TGF)β1相互作用，调节TGF-β1的转录与合成，从而加重肾小球硬化和肾间质纤维化；②p38MAPK可通过调节白细胞介素，肿瘤坏死因子(tumor necrosis factors，TNFs)、细胞间黏附因子(intercellular adhesion molecule,ICAM)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)等炎性因子的表达,参与肾脏的炎症和纤维化进程；③p38MAPK一旦被激活，可以活化环腺苷酸反应原件结合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)等转录因子,从而调节目的基因的表达,导致细胞外基质(extracellular matrix，ECM)合成增多及糖尿病患者的肾小球肥大；④p38MAPK通过调节体内葡萄糖转运体的表达和活性而影响葡萄糖的代谢，尤其通过增加葡萄糖转运体1在肾脏组织的表达，从而促进DN的形成[1]；⑤高血糖可直接激活p38MAPK的信号转导，下调高血糖导致的蛋白激酶B通路激活，可加强p38MAPK通路介导的肾小管上皮细胞凋亡和随之而来的DN[2]。

3.1p38MAPK与TGF-βTGFs是存在于细胞内或细胞间的一组调节细胞及基质生长、分化的细胞因子，分为TGF-α及TGF-β两类。其中TGF-β在哺乳动物有3种亚型(TGF-β1,TGF-β2,TGF-β3)，在不同的肾小球疾病中TGF-β 3种亚型的表达强度略有不同，TGF-β1的表达多强于TGF-β2和TGF-β3,它们在肾小球上皮细胞、单核-巨噬细胞和内皮细胞均有表达。目前,有学者已证肾脏系膜细胞、上皮细胞、间质细胞等均可分泌TGF-β1,TGF-β1具有独特的促进ECM堆积的功能[9]。TGF-β1可刺激ECM成分，如Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原，纤维连接蛋白(fibronectin，FN)，层粘连蛋白的mRNA表达增加。事实上，TGF-β是致肾小球硬化的关键介质，且与多种肾脏疾病的肾小球硬化及间质纤维化有关。先前的研究证实，在特定细胞系，特别是人血管系膜细胞、肌细胞、成纤维细胞、中性粒细胞及大鼠肾小管细胞，可经MAPK级联反应产生TGFs[10-11]，而在糖尿病鼠，TGF-β与Smad通路的激活有关[12]。而现有研究报道，糖尿病肾脏TGF-β也与p38MAPK通路的激活有关，提示p38MAPK是另一个重要的调节TGF-β转导通路的因素[13]。目前的研究表明，p38MAPK与TGF-β存在明显的相互作用。研究显示,DN患者尿液中可检出脱落足细胞，提示足细胞数目的减少可能是DN进展的一个重要的预测标志[14]，而体内和体外研究发现TGF-β可通过上调Smad7和激活p38MAPK来诱导足细胞的凋亡[15]。

3.2p38MAPK与TNF-α、MCP-1、ICAM等炎性因子近年来研究发现,炎症机制在DN的发生、发展中起重要作用[16]。TNF-α是机体炎性反应与免疫功能的重要调节因子。在肾脏组织炎症反应中，TNF-α可以引起多种炎性细胞因子的释放，放大炎症级联效应。近年来对TNF-α在DN中作用的研究取得了一些进展。研究发现，TNF-α能刺激系膜细胞产生氧自由基，造成细胞内膜损伤；TNF-α能增加系膜细胞环腺嘌呤核苷和环鸟嘌呤核苷的合成,使系膜细胞合成前列腺素和血小板活化因子等炎症递质增多,系膜细胞结构和功能发生改变；TNF-α还可促进MCP-1的分泌，使系膜区单核细胞数目增多从而使ECM产生增加，加重肾脏慢性炎症和纤维化；此外，TNF-α还可以激发氧化应激，产生活性氧类，诱导炎症递质和生长因子的生成。近期研究表明，p38MAPK活化后可以调节TNF-α的合成和释放，抑制p38MAPK活性可使TNF-α的表达减少[17]。Watanabe等[18]的研究发现，p38MAPK信号通路参与了糖基化终产物诱导的ICAM-1的表达。炎性因子,如TGF-β、白细胞介素1、白细胞介素6、TNF-α、ICAM、MCP-1等可以激活p38MAPK信号通路，p38MAPK活化后所产生的下游信号产物又可加剧炎性细胞的浸润与活化，进一步促进炎性介质的合成和释放，从而形成恶性循环，逐步加重肾组织炎症损伤，促进DN的发生、发展[5]。总之，在DN的进展过程中，p38 MAPK信号通路通过与多种炎症因子的相互作用，在肾组织炎症反应中发挥重要作用。

3.3p38 MAPK与CREBCREB为真核生物的一种核转录因子，与AP-1属同一家族，其上133位的丝氨酸可被蛋白激酶A、钙调蛋白、p38MAPK等多种蛋白激酶激活。p38MAPK的核转位和蛋白的磷酸化可经过下游的激酶MSK1，MAP激酶活化蛋白激酶2激活其下游因子CREB，调控CREB的转录及翻译后磷酸化过程，从而调节目的基因的表达。FN的启动子170 bp上含有活化环腺苷酸反应原件，因此激活后的CREB可以结合在这个CRE(cAMP response element)上，使FN mRNA表达增加，最终使ECM的主要成分FN的表达增多[5,19]。在糖尿病患者和动物中，由于高糖、氧化应激、炎症刺激等激活p38MAPK通路，导致转录因子磷酸化，改变基因表达，使系膜细胞FN产生增多，最终导致DN。Wang等[20]的研究也显示，p38MAPK的活化可导致CRE反应元件结合蛋白的磷酸化，抑制p38MAPK的磷酸化可通过抑制糖尿病鼠肾小球FN的产生保护肾脏，由此进一步提示p38MAPK信号途径可通过影响CRE反应元件结合蛋白的磷酸化，在DN的ECM形成中起一定作用。

4小结

p38MAPK信号通路作为细胞内的重要信号转导通路，在DN发生、发展中的作用不容忽视。受高糖、氧化应激、炎症刺激、肾内血流动力学改变等多种复杂因素的作用，p38MAPK通路被激活。激活后的p38MAPK通过多种途径促进DN进展。对p38MAPK，DN相关细胞、炎性因子以及它们之间联系的深入探讨，有利于进一步提高对DN发病机制的认识，为更早期有效地诊断DN及研制有效药物提供参考依据。

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Research Progress on the Role of p38 Mitogen-activated Protein Kinases in Diabetic Nephropathy

YANHan,FUCai-wen,MABo-qing.

(DepartmentofEndocrinology,HebeiGeneralHospital,Shijiazhuang050051,China)

Abstract:P38 mitogen activated protein kinase(p38MAPK) is an important signal transduction molecule in MAPK signaling pathway and a meeting point or common pathway of cell signaling,it can be activated by being phosphorylated into p-p38MAPK and participate in the regulation and control of many cell behaviours,such as cell proliferation,growth,differentiation and apoptosis.Recent research has shown that the activation of p38MAPK signal transduction pathway could result in the occurrence and development of diabetic nephropathy and even accelerate it to a certain degree.However its mechanism has not been fully elucidated.It may regulate the transcription and synthesis of transforming growth factor β1,in order to regulate the expression of inflammatory cytokines,and activate transcription factors such as the cAMP response element binding protein,which would lead to the aggravation of inflammation and fibrosis of the kidney,thus speeding up the procession of diabetic nephropathy.

Key words:Diabetic nephropathy; p38 mitogen activation of protein kinase; Inflammatory cytokines

收稿日期：2013-05-13修回日期：2014-07-13编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.01.041

中图分类号：R587.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)01-0105-03